利用數(shù)字電源技術(shù)實(shí)現(xiàn)省電

省電為何如此重要？因?yàn)槭‰娔軌驕p少二氧化碳排放，創(chuàng)造更美好的環(huán)境，促進(jìn)綠色生活方式，不僅如此，對于電費(fèi)較高、特別是需要利用空調(diào)來散熱的應(yīng)用，還能借此降低成本。

本文介紹在開關(guān)模式電源中利用數(shù)字電源技術(shù)實(shí)現(xiàn)省電的方法。

輸入線路電壓范圍內(nèi)的開關(guān)頻率控制
開關(guān)模式電源的主要功率損耗源包括：開關(guān)損耗、磁芯損耗、銅損耗、柵極驅(qū)動損耗和流經(jīng)電容ESR的紋波電流。開關(guān)頻率會對這些損耗產(chǎn)生直接影響。本節(jié)說明如何優(yōu)化開關(guān)頻率以降低功率損耗，同時保持整體性能不變。

以全橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為例，輸出電感的峰峰值電流紋波為
△I=(Vin×D×(1-2D))/(n×LO×fsw) （1)
式中，Vin是輸入電壓；D是占空比；n是匝比；Lo是輸出電感；fSW是開關(guān)頻率。

圖1舉例說明了輸出電感電流紋波與輸入電壓的關(guān)系?？梢钥闯?，輸出電感電流以非線性方式隨著輸入電壓而變化。為了滿足輸出紋波要求，開關(guān)頻率應(yīng)足夠高，以使最大輸入電壓時的△I保持在限值以內(nèi)，但在大多數(shù)輸入電壓情況下，效率無法達(dá)到最優(yōu)水平。

圖1 輸出電感電流紋波和輸入電壓的關(guān)系

如果我們通過一個算法來使開關(guān)頻率發(fā)生變化，就可以在線路電壓較低時降低開關(guān)頻率。這樣，電源既能實(shí)現(xiàn)高效率，又能使輸出電流紋波保持在可接受的范圍內(nèi)。利用數(shù)字電源控制器可以輕松實(shí)現(xiàn)這種算法。

自適應(yīng)死區(qū)控制
適當(dāng)?shù)乃绤^(qū)設(shè)置對于提高效率十分重要。死區(qū)過長，會增大硬開關(guān)和體二極管的高導(dǎo)通損耗所引起的功率損耗。死區(qū)過短，會增大交叉導(dǎo)通所引起的功率損耗。為了實(shí)現(xiàn)高效率，優(yōu)化死區(qū)是必要的。但在不同的工作條件下，死區(qū)優(yōu)化值也不同。例如，在滿負(fù)載條件與輕負(fù)載條件下，或者在高線路電壓條件與低線路條件下，死區(qū)優(yōu)化值是不同的。

圖2 死區(qū)控制設(shè)置